JP2847770B2 - Method for forming protective layer on end face of semiconductor laser cavity - Google Patents

Method for forming protective layer on end face of semiconductor laser cavity

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は半導体レーザの高出力動作上必要なレーザ共
振器端面の保護層の形成方法に関し、特にエッチングに
より共振器端面を形成するエッチドミラーレーザにおけ
る半導体レーザ共振器端面の保護層の形成方法に関す
る。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for forming a protective layer on a laser resonator end face necessary for high-power operation of a semiconductor laser, and more particularly to an etched mirror for forming a resonator end face by etching. The present invention relates to a method for forming a protective layer on an end face of a semiconductor laser resonator in a laser.

(従来の技術) 半導体レーザは光通信・光情報処理用光源等に広く用
いられている。光情報処理用光源等に用いられる短波長
系の半導体レーザにはキャタストロフィク オプティカ
ル ダメージ(COD)と呼ばれる端面破壊が起こり、高
出力動作上の大きな問題であり、種々の端面保護が行わ
れている。
(Prior Art) Semiconductor lasers are widely used as light sources for optical communication and optical information processing. Short-wavelength semiconductor lasers used in light sources for optical information processing, etc., suffer from catastrophic optical damage (COD) edge destruction, which is a major problem in high-power operation. I have.

端面保護層としては誘電体層あるいは光子エネルギー
より大きな禁制帯幅をもつ半導体膜が用いられている。
As the end face protective layer, a dielectric layer or a semiconductor film having a band gap larger than the photon energy is used.

一方、エッチドミラーレーザは量産性に優れる半導体
レーザとして現在研究開発されている。
On the other hand, an etched mirror laser is currently being researched and developed as a semiconductor laser having excellent mass productivity.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、エッチドミラーレーザに半導体層によ
る端面保護を行うとすると以下の問題が生じる。レーザ
共振器面は半導体レーザの活性層に対し垂直に形成され
ていることが望ましいが、エッチドミラーレーザに半導
体層による端面保護を行うと共振器面の活性層に対する
垂直性が失われてしまう。第2図にその様子が示されて
いる。第2図(a)はエッチングによる共振器端面の断
面を示している。この端面に端面保護層6をエピタキシ
ャル成長すると第2図(b)のように活性層2に対する
垂直性が失われてしまう。これはエッチドミラーレーザ
では共振器端面はエッチング停止面である底面に連なが
っており、端面での半導体膜のエピタキシャル成長は底
面でのエピタキシャル成長の影響を受けるためである。
(Problems to be Solved by the Invention) However, if end faces are protected by a semiconductor layer in an etched mirror laser, the following problems occur. It is desirable that the laser cavity surface is formed perpendicular to the active layer of the semiconductor laser. However, if the edge protection of the etched mirror laser by the semiconductor layer is performed, the perpendicularity of the cavity surface to the active layer is lost. . FIG. 2 shows this state. FIG. 2 (a) shows a cross section of the resonator end face by etching. When the end face protective layer 6 is epitaxially grown on this end face, the perpendicularity to the active layer 2 is lost as shown in FIG. 2 (b). This is because, in the etched mirror laser, the end face of the resonator is connected to the bottom surface which is the etching stop surface, and the epitaxial growth of the semiconductor film on the end surface is affected by the epitaxial growth on the bottom surface.

本発明の目的はエッチドミラーレーザにおいて、端面
の垂直性を失わない半導体端面保護層の形成方法を提供
することにある。
An object of the present invention is to provide a method for forming a semiconductor end face protective layer in an etched mirror laser without losing the perpendicularity of the end face.

(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため本発明の半導体レーザ共振器
端面の保護層の形成方法は、半導体基板上に形成された
活性層とクラッド層よりなるダブルヘテロ構造を含む半
導体多層膜をエッチングすることによりレーザ共振器を
形成する工程と、前記形成されたレーザ共振器の端面に
露出する半導体層のうち前記ダブルヘテロ構造より半導
体基板側の半導体層あるいは半導体基板を前記共振器内
部方向へエッチングし、前記端面表面に形成される半導
体膜と前記半導体基板表面に形成される半導体膜を分離
する表面に沿う凹部を形成する工程と、前記レーザ共振
器端面および前記共振器内部方向へエッチングされた前
記半導体層あるいは半導体基板上に前記活性層より禁制
帯幅が大きな半導体を気相エピタキシャル成長し、前記
気相エピタキシャル成長された半導体層を前記半導体レ
ーザ共振器端面の保護層として形成する工程とを含む。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, a method for forming a protective layer on the end face of a semiconductor laser resonator according to the present invention includes a double hetero structure comprising an active layer and a cladding layer formed on a semiconductor substrate. Forming a laser cavity by etching a semiconductor multilayer film; and forming the semiconductor layer or the semiconductor substrate closer to the semiconductor substrate side than the double hetero structure among the semiconductor layers exposed on the end face of the formed laser cavity. Forming a recess along a surface separating the semiconductor film formed on the end surface and the semiconductor film formed on the semiconductor substrate surface, and etching the laser cavity end surface and the inside of the cavity. A semiconductor having a larger forbidden band width than the active layer is vapor-phase epitaxially formed on the semiconductor layer or the semiconductor substrate etched in the direction. Forming the semiconductor layer grown by vapor phase epitaxial growth as a protective layer on the end face of the semiconductor laser cavity.

(実施例) 次に本発明について図面を参照しながら説明する。(Example) Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の端面保護層の形成方法を示す図であ
る。
FIG. 1 is a view showing a method for forming an end face protective layer according to the present invention.

第1図は(a)はエッチングでレーザ共振器を形成し
たときの断面図であり、クラッド層3と半導体基板との
間に半導体層7を挿入している。この層が次の工程でエ
ッチングされる層であり、クラッド層3,4および活性層
2に対し選択エッチングされる特性を有する層である。
半導体基板が選択エッチング特性を有するものであれ
ば、この半導体層7は特に必要としない。
FIG. 1A is a cross-sectional view when a laser cavity is formed by etching, and a semiconductor layer 7 is inserted between a cladding layer 3 and a semiconductor substrate. This layer is a layer to be etched in the next step, and has a characteristic of being selectively etched with respect to the cladding layers 3 and 4 and the active layer 2.
If the semiconductor substrate has a selective etching characteristic, the semiconductor layer 7 is not particularly required.

第2図(b)はエッチングを行ったときの断面形状を
示している。半導体層7が共振器内部方向へエッチング
されている。このような断面形状を有する端面上に気相
エピタキシャル成長するとき端面のエピタキシャル成長
に対して、底面におけるエピタキシャル成長の影響は小
さく、しばらくの間、端面において均一膜厚成長する。
よって、第1図(c)のように活性層2に対して垂直な
端面を有する端面半導体保護層6が形成される。半導体
層7により形成される共振器内部への凹部は端面と底面
の気相エピタキシャル成長の分離を図るものである。
FIG. 2 (b) shows a cross-sectional shape when etching is performed. The semiconductor layer 7 is etched toward the inside of the resonator. When vapor phase epitaxial growth is performed on the end face having such a cross-sectional shape, the influence of the epitaxial growth on the bottom face is small with respect to the epitaxial growth on the end face, and a uniform film thickness is grown on the end face for a while.
Therefore, an end face semiconductor protective layer 6 having an end face perpendicular to the active layer 2 is formed as shown in FIG. The concave portion formed inside the resonator formed by the semiconductor layer 7 separates the vapor phase epitaxial growth on the end face and the bottom face.

以下、具体例について説明する。 Hereinafter, a specific example will be described.

GaAs基板上に厚さ2μmのGa0.5In0.5P層7を有機金
属分解気相成長法により積層後AlGaAsとGaAsよりなるダ
ブルヘテロ構造を積層して半導体レーザウェハを作成す
る。図において、活性層2とキャップ層5がGaAsであ
り、クラッド層3,4がAlGaAs層である。その後、リアク
ティブ イオン ビームエッチング(RIBE)により共振
器端面を形成する。次に塩酸と水による混液によりエッ
チングを行う。この時エッチングされる層はGa0.5In0.5
P層7のみでありエッチング後の形状は第1図(b)の
ようになる。その後、再び有機金属分解気相成長法によ
り全面に厚さ0.2μmのAlGaAs層を積層した共振器端面
では均一の厚さに積層し、その端面は活性層に対して垂
直性を保持する。
After laminating a Ga 0.5 In 0.5 P layer 7 having a thickness of 2 μm on a GaAs substrate by metal organic chemical vapor deposition, a double heterostructure composed of AlGaAs and GaAs is laminated to produce a semiconductor laser wafer. In the figure, the active layer 2 and the cap layer 5 are GaAs, and the cladding layers 3 and 4 are AlGaAs layers. After that, a cavity end face is formed by reactive ion beam etching (RIBE). Next, etching is performed using a mixed solution of hydrochloric acid and water. At this time, the layer to be etched is Ga 0.5 In 0.5
Only the P layer 7 has a shape after etching as shown in FIG. Thereafter, a 0.2 μm-thick AlGaAs layer is stacked on the entire surface again by metal organic chemical vapor deposition to form a uniform thickness on the end face of the resonator, and the end face maintains perpendicularity to the active layer.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、エッチドミラ
ーレーザの端面を端面の活性層に対する垂直性を失うこ
となく半導体層で保護することが可能となる。
(Effect of the Invention) As described above, according to the present invention, it is possible to protect the end face of the etched mirror laser with the semiconductor layer without losing the perpendicularity of the end face to the active layer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a)〜(c)は本発明による半導体レーザ共振
器端面の保護層の形成方法を示す図、第2図(a),
(b)は従来の半導体レーザの共振器端面の形成方法を
示す図である。 1……半導体基板、2……活性層、3,4……クラッド
層、5……キャップ層、6……端面保護層、10……共振
器端面。
1 (a) to 1 (c) are views showing a method for forming a protective layer on the end face of a semiconductor laser resonator according to the present invention, and FIGS.
FIG. 2B is a diagram showing a conventional method for forming a cavity facet of a semiconductor laser. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate, 2 ... Active layer, 3,4 ... Clad layer, 5 ... Cap layer, 6 ... End face protective layer, 10 ... Resonator end face.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板上に形成された活性層とクラッ
ド層よりなるダブルヘテロ構造を含む半導体多層膜をエ
ッチングすることによりレーザ共振器を形成する工程
と、前記形成されたレーザ共振器の端面に露出する半導
体層のうち前記ダブルヘテロ構造より半導体基板側の半
導体層あるいは半導体基板を前記共振器内部方向へエッ
チングし、前記端面表面に形成される膜と半導体層ある
いは前記半導体基板表面に形成される膜とを分離する表
面に沿う凹部を形成する工程と、前記レーザ共振器端面
および前記共振器内部方向へエッチングされた前記半導
体層あるいは半導体基板上に前記活性層より禁制帯幅が
大きな半導体を気相エピタキシャル成長し、気相エピタ
キシャル成長された半導体層を前記半導体レーザ共振器
端面の保護層として形成する工程とを含むことを特徴と
する半導体レーザ共振器端面の保護層の形成方法。
1. A step of forming a laser resonator by etching a semiconductor multilayer film including a double heterostructure comprising an active layer and a cladding layer formed on a semiconductor substrate, and an end face of the formed laser resonator. The semiconductor layer or the semiconductor substrate closer to the semiconductor substrate than the double hetero structure among the semiconductor layers exposed to the substrate is etched toward the inside of the resonator, and the film formed on the end surface and the semiconductor layer or the semiconductor layer formed on the semiconductor substrate surface Forming a recess along a surface separating the film from the active layer, and forming a semiconductor having a larger forbidden band width than the active layer on the semiconductor layer or the semiconductor substrate etched toward the laser cavity end face and the cavity inside. The semiconductor layer grown by vapor phase epitaxial growth and the vapor phase epitaxial growth is used as a protective layer on the end face of the semiconductor laser resonator. Method of forming a semiconductor laser resonator end face protective layer, characterized in that it comprises the step of forming.
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